スクワットで「膝をつま先より前に出してはいけない」という間違え【スクワットの科学】

 

　「スクワットで膝をつま先よりも前に出すと、膝を怪我する可能性がある」

 

　1972年、マサチューセッツ大学のArielは、スクワットで膝をつま先よりも前に出すと膝関節に大きなストレス（剪断力）が生じ、怪我を誘発する可能性を報告しました（Ariel BG, 1972）。

 

　この報告をもとに、スクワットでは「膝をつま先より前に出さない」ということが現在でも常識とされています。

　

　しかし、その後の検証によってArielの研究は被験者が少なく（3名のデータ）、ストレスが生じる部位が明らかにされていないなど、いくつもの誤りとともに、再現性の乏しい結果であることが指摘されるようになりました（Hartmann H, 2013）。

 

　2013年、これまでのスクワットに関する研究結果をまとめたレビュー論文を報告したゲーテ大学のHartmannらは、Arielの報告についてこう述べています。

 

　「この報告は誤ったデータの解釈によってもとづいており、将来の研究に引用されるべきではない」

 

　さらに、こう続けます。

 

　「スクワットで膝をつま先よりも前に出しても膝関節へのストレスは少ない」

 

　「逆に、膝を前に出さないことは腰を痛める要因になる」

 

　現代のスポーツ科学では、スクワットのある条件下で膝をつま先よりも前に出さないようにすると、腰に大きな負担が生じることが示唆されているのです。

 

　今回は、膝をつま先よりも前に出さないことによる腰への弊害について、近年の研究報告をもとに考察していきましょう。

　

 

Table of contents

 

 

◆ 絶対に忘れてはいけないスクワットの原則

 

　スクワットには大事な原則があります。

 

　「足の真ん中（ミッドフット）の上にバーベルが位置し、ミッドフット上でバーベルを上下させること」

 

　では、なぜこのような原則が大切になるのか、簡単なテストをしみましょう。

 

　あなたは椅子に座っていて、これから立ち上がろうとします。そこで、足を手前に引かずに立ち上がってみてください。

 

　立ち上がれませんよね。立ち上がれたとしても、体幹を大きく前傾させて、過度な努力でやっと立ち上がれるという感じだと思います。

 

　なぜ立ち上がれないのかというと、体の重心が足の真ん中（ミッドフット）上よりも後方に位置しているからです。

 

　立ち上がる前に足を手前に引くことによって、体幹を少し前傾させるだけで重心をミッドフット上に位置させることができます。すると、簡単に立ち上がることができます（重心を持ち上げることができます）。

 

　つまり、楽に立ち上がるためには、体の重心をミッドフット上に位置させれば良いのです。重心がミッドフット上から外れてしまうと、足を引かずに立ち上がるのと同じように過度な努力が必要になってしまいます。

 

　「重心がミッドフット上にあるときに、もっとも楽に重心をもちあげることができる」

 

　これは生体力学の原理でもあります。

 

　そして、スクワットにおける重心の位置が「バーベルの位置」になります（厳密にはバーベルのやや後方になります）。

 

　重心がミッドフット上にあるときにもっとも楽にもちあげることができるという生体力学の原理にもとづけば、スクワットにおいても「バーベルがミッドフット上に位置しているときにもっとも楽に行うことができる」ということになるのです。

 

　これがスクワットでは「ミッドフット上にバーベルを位置させ、ミッドフット上でバーベルを上下させる」といわれる理由なのです。

◆ 注意すべきはハイバー・スクワット

 

　バーベルを使うスクワットには、おもに2つの方法があります。

 

　「ハイバー（High bar）・スクワット」

 

　「ローバー（Low bar）・スクワット」

 

　これらの方法は、バーベルをセットする位置により決まります。首のつけ根（第7頚椎）あたりにバーベルをセットするのがハイバー、肩甲骨の中央あたりにバーベルをセットするのがローバーになります。

 

　そして、「ミッドフット上でバーベルを上下させる」というスクワットの原則にもとづくと、2つの方法でバーベルをおろしたときの姿勢（ボトムのフォーム）は必然的に異なります。

 

　ハイバーでは、バーベルが高い位置にあることから、膝を深く曲げ、体幹の前傾は浅い姿勢になります。これに対して、ローバーでは、バーベルが低い位置にあることから、膝の曲がりは浅くなり、体幹の前傾は深くなります。

 

　ボトムの姿勢が異なるということは、負荷のかかる筋肉も異なることになります。

 

　ハイバーでは、バーベルとミッドフットを結んだ線よりも膝関節が遠くに位置することになります。この位置関係によって膝関節を曲げる力が大きくなり、膝関節を伸ばす大腿四頭筋への負荷を高めることができます。つまり、ハイバー・スクワットは「大腿四頭筋」の筋力アップや筋肥大を目的としたときに有効な方法になります。

 

＊生体力学的には、バーベルの重心線から膝関節までのモーメントアームが長くなることにより膝関節の外部・屈曲モーメントが大きくなり、それに対する大腿四頭筋の内部・伸展モーメントを高めることができるということになります。

 

　ローバーでは、バーベルとミッドフットを結んだ線よりも股関節や骨盤が遠くに位置することになります。これにより股関節を曲げる力や体幹を前傾させる力が大きくなり、大殿筋や背筋の負荷を大きくさせることができます。つまり、ローバー・スクワットは「殿筋や背筋」の筋力アップや筋肥大を目的としたときに有効な方法になります。

 

＊生体力学的には、バーベルの重心線から股関節や骨盤までのモーメントアームが長くなることにより股関節や体幹の外部・屈曲モーメントが大きくなり、それに対する大殿筋や背筋の内部・伸展モーメントを高めることができるということになります。

 

　このようにバーベルがミッドフット上に位置するという原則にもとづいてハイバーやローバーのスクワットを行うと、それぞれのボトムの姿勢が必然的に異なるようになり、活動する筋肉も異なるようになるのです。

 

　そして、2つのボトム姿勢の膝とつま先の位置関係を見てみましょう。とくにハイバーでは膝がつま先よりも大きく前にでていることがわかります。

 

　ハイバーでは、バーベルをミッドフット上に位置させるためには、どうしても膝をつま先より前に出さなければなりません。

 

　では、もしハイバーで膝をつま先よりも前に出さないように行った場合はどうなるのでしょか？

 

　これが「腰を痛める」要因になるのです。

 

　そのメカニズムを見ていきましょう。

◆ 膝をつま先より前にだすと腰を痛めるメカニズム

 

　バーを垂直に立たせている場面をイメージしてください。

 

　バーの上には重りがついています。バーを垂直に立たせているときは、あまり力を入れなくても保持することができます。

 

　ここでバーを少し前方に倒してみましょう。

 

　バーが前方に倒れると、倒れないように力を入れて支えなければなりません。

 

　では、さらにバーの倒す角度を大きくしてみましょう。

 

　こうなると、さらに大きな力でバーを支えなければなりません。

 

　今度は、バーの長さをながくしてみましょう。

 

　すると、もっと大きな力が必要になります。

 

　このようにバーを支える力は「バーの倒れる角度」や「バーの長さ」によって変わることがわかります。バーの倒れる角度が大きくなればなるほど、バーの長さがながくなればなるほど、バーを支えるためには大きな力が必要になるのです。

 

　バーを支える力 ＝ バーの倒れる角度 × バーの長さ

 

＊生体力学的には、バーが倒れる力（回転モーメント）は、バーと床の接点から重りまでの距離（モーメントアーム）によって規定されます。バーの倒れる角度が大きくなったり、バーの長さが長くなると、モーメントアームが長くなるため、バーが倒れる力が大きくなり、それを支えるための大きな力（筋力）が必要になります。

 

　ここで、もう一度、ハイバー・スクワットのボトムの姿勢を見てみましょう。

 

　体幹の前傾は浅く、膝関節を深く曲げ、膝をつま先よりも前に出します。この姿勢により、バーベルをミッドフット上に位置させることができるのです。

 

　では、この姿勢から膝をつま先よりも前に出さないように矯正してみましょう。

 

　すると、バーベルはミッドフットよりも後方に位置するため、後ろに倒れる力が生じてしまいます。

 

　ここで体は無意識にバランスをとるために、バーベルをミッドフット上に戻すように姿勢を変えます。

 

　どのように姿勢を変化させるのかというと、膝関節の曲がりを浅くして殿部を高くし、体幹を過度に前傾させ、バーベルの重心をミッドフット上に戻そうとします。

 

　このようなフォームの修正により、膝をつま先よりも前に出さないようにすると、正しいハイバーのボトム姿勢と大きく異なってしまうのです。

 

　ここで、さきほどのバーを支える力の方程式を思い出してみましょう。

 

　バーを支える力は、バーの倒れる角度とバーの長さに依存して大きくなります。これと同じように、体幹を支える腰の筋肉への負担は、体幹の前傾する角度と腰からバーベルまでの距離に依存します。

 

　腰の筋肉への負担 = 体幹の前傾角度 × 腰からバーベルまでの距離

 

　ハイバーで膝をつま先から前に出さないようにすると、体幹の過度な前傾が生じます。そして、もともとハイバーはローバーよりもバーベルの位置が高いため、腰からの距離も長くなります。

 

　つまり、ハイバー・スクワットで膝がつま先より前に出ないようにすることは、体幹の深い前傾を誘発させ、ローバーよりも腰からバーベルまでの距離が長いことから、体幹を支える腰の筋肉や腰椎に過度な負荷を生じさせるのです。

 

　これを科学的に検証したのが、メンフィス大学のFryらと、チューリッヒ・バイオメカニズム研究所のListらです。

 

　まず、Fryらはハイバー・スクワットにおいて、膝をつま先より前に出すフォームと、出さないフォームによる各関節の角度の変化を計測しました。

 

　その結果、膝がつま先よりも前にでないようにする場合、膝関節の曲がりが浅くなり、体幹を深く前傾させる姿勢になることがわかりました。

Fig.1：Fry AC, 2003より引用

 

　さらに、その際に生じる力（トルク）を計測してみると、膝をつま先より前に出さないフォームでは、股関節の伸展トルクが増加し腰部への負担が高くなることが示唆されたのです（Fry AC, 2003）。

 

　また、チューリッヒ・バイオメカニズム研究所のListらは、同じようにハイバー・スクワットの際に膝をつま先より前に出さないフォームにおける胸腰椎への影響を調査しました。

 

　その結果、膝をつま先より前に出さないフォームでは、バーベルの重量が重いほど胸腰椎の前屈が大きくなり、腰椎の生理的な前弯が減少する（フラットになる）ことが示されたのです（List R, 2013）。

Fig.2：List R, 2013より筆者作成

 

　このような腰椎の前弯の減少は、腰部の椎間板の大きな剪断力を生み、椎間靭帯の大きな張力を発生させることが報告されています（Potvin JR, 1991）。

 

　これらの結果から、ハイバー・スクワットで膝をつま先より前に出さないフォームは、腰部への過度な負荷を生じさせ、腰を痛める要因になることが示唆されているのです。

 

　これがハイバー・スクワットで膝がつま先より前にでないようにすると腰を痛めるメカニズムです。

 

　Listらは、トレーナーはこのような知見を知り、スクワットで「膝をつま先より前に出してはいけないと指導すべきでない」と警鐘を鳴らしています。

　

 

　「ハイバー・スクワットで膝をつま先より前に出さないことは、腰を痛める要因になる」

 

　現代のスポーツ科学では、このような知見が報告されており、まだ高いレベルのエビデンスはありませんが、生体力学の分析においても腰部に過度な負荷が生じることが示されています。

 

　ハイバー・スクワットで腰が痛くなる場合には、膝をつま先より前に出すフォームを意識すると良いかもしれません。

 

　また、腰に痛みがなくても、腰痛を予防するためにハイバー・スクワットでは「膝をつま先よりも前に出す」ように行うべきでしょう。

 

　ハイバー・スクワットで大殿筋への負荷を目的にして体幹を深く前傾させているのであれば、ローバー・スクワットで行ったほうが腰からバーベルまでの距離が短くなり、腰部への負担を減らして大殿筋への負荷を狙うことができます。

 

　スクワットで大事なことは、バーベルがミッドフット上にあるという原則です。この原則に従ってハイバーやローバーのスクワットを行うと、自然とそれぞれの最適なフォームになります。

 

　そこに「膝をつま先より前に出してはいけない」ということは関係ないのです。

 

 

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◆ スクワットの科学シリーズ

『スクワットのフォームの基本を知っておこう』

『スクワットのフォームによって筋肉の活動が異なる理由』

『スクワットの効果を最大にするスタンス幅と足部の向きを知っておこう』

『スクワットで「膝をつま先より前に出してはいけない」という間違い』

 

 

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◆ 筋トレの科学シリーズ

シリーズ①：筋肉を増やすための栄養摂取のメカニズムを理解しよう

シリーズ②：筋トレの効果を最大にするタンパク質の摂取量を知っておこう

シリーズ③：筋トレの効果を最大にするタンパク質の摂取タイミングを知っておこう

シリーズ④：筋トレの効果を最大にするタンパク質の摂取パターンを知っておこう

シリーズ⑤：筋トレの効果を最大にする就寝前のプロテイン摂取を知っておこう

シリーズ⑥：筋トレの効果を最大にする就寝前のプロテイン摂取の方法論 

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シリーズ⑧：筋トレの効果を最大にする運動強度（負荷）の実践論

シリーズ⑨：筋トレの効果を最大にするセット数について知っておこう 

シリーズ⑩：筋トレの効果を最大にするセット間の休憩時間について知っておこう

シリーズ⑪：筋トレの効果を最大にするトレーニングの頻度について知っておこう

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シリーズ⑬：筋トレの効果を最大にするロイシンについて知っておこう

シリーズ⑭：筋トレの効果を最大にするタンパク質の摂取方法まとめ

シリーズ⑮：筋トレの効果を最大にするベータアラニンについて知っておこう

シリーズ⑯：いつまでも若々しい筋肉を維持するためには筋トレだけじゃ不十分？

シリーズ⑰：筋トレの効果を最大にするセット数について知っておこう（2017年7月版） 

シリーズ⑱：筋トレとアルコール摂取の残酷な真実

シリーズ⑲：筋トレの効果を最大にするタンパク質の摂取量を知っておこう（2017年7月版）

シリーズ⑳：長生きの秘訣は筋トレにある

シリーズ㉑：筋トレの最適な負荷量を知っておこう（2017年8月版）

シリーズ㉒：筋トレが不安を解消するエビデンス

シリーズ㉓：筋肉量を維持しながらダイエットする方法論

シリーズ㉔：プロテインの摂取はトレーニング前と後のどちらが効果的？

シリーズ㉕：筋トレの前にストレッチングをしてはいけない理由

シリーズ㉖：筋トレの効果を最大にするウォームアップの方法を知っておこう

シリーズ㉗：筋トレの効果を最大にするセット間の休憩時間を知っておこう（2017年9月版）

シリーズ㉘：BCAAが筋肉痛を回復させるエビデンス

シリーズ㉙：筋トレの効果を最大にするタマゴの正しい食べ方

シリーズ㉚：筋トレが睡眠の質を高める〜世界初のエビデンスが明らかに

シリーズ㉛：筋肉の大きさから筋トレをデザインしよう

シリーズ㉜：HMBが筋トレの効果を高める理由～国際スポーツ栄養学会のガイドラインから最新のエビデンスまで

シリーズ㉝：筋トレの効果を高める最新の3つの考え方〜Schoenfeld氏のインタビューより

シリーズ㉞：筋トレによって脳が変わる〜最新のメカニズムが明らかに

シリーズ㉟：ホエイプロテインは食欲を抑える〜最新のエビデンスを知っておこう

シリーズ㊱：筋トレが病気による死亡率を減少させる幸福な真実

シリーズ㊲：プロテインは腎臓にダメージを与える？〜現代の科学が示すひとつの答え

シリーズ㊳：筋トレとアルコールの残酷な真実（続編）

シリーズ㊴：筋トレの効果を最大にする「関節を動かす範囲」について知っておこう

シリーズ㊵：筋トレが続かない理由〜ハーバード大学が明らかにした答えとは？

シリーズ㊶：筋トレと遺伝の本当の真実〜筋トレの効果は遺伝で決まる？

シリーズ㊷：エビデンスにもとづく筋肥大を最大化するための筋トレ・ガイドライン

シリーズ㊸：筋トレしてすぐの筋肥大は浮腫（むくみ）であるという残念な真実

シリーズ㊹：時間がないときにやるべき筋トレメニューとは〜その科学的根拠があきらかに

シリーズ㊺：筋トレの効果を最大にする新しいトレーニングプログラムの考え方を知っておこう

シリーズ㊻：筋トレは心臓も強くする〜最新のエビデンスが明らかに

シリーズ㊼：プロテインは骨をもろくする？〜最新の研究結果を知っておこう

シリーズ㊽：コーヒーが筋トレのパフォーマンスを高める〜その科学的根拠を知っておこう

シリーズ㊾：睡眠不足は筋トレの効果を低下させる～その科学的根拠を知っておこう

シリーズ㊿：イメージトレーニングが筋トレの効果を高める〜その科学的根拠を知っておこう

シリーズ51：筋トレ後のアルコール摂取が筋力の回復を妨げる？〜最新の研究結果を知っておこう

シリーズ52：筋トレ後のタンパク質の摂取は「24時間」を意識するべき理由

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◆ 参考文献

Ariel BG. Biomechanical analysis of the knee joint during deep knee bends with heavy loads. In: Nelson R, Morehouse C, editors. Biomechanics IV. Baltimore: University Park Press; 1972. p. 44–52.

Hartmann H, et al. Analysis of the load on the knee joint and vertebral column with changes in squatting depth and weight load. Sports Med. 2013 Oct;43(10):993-1008.

Fry AC, et al. Effect of knee position on hip and knee torques during the barbell squat. J Strength Cond Res. 2003 Nov;17(4):629-33. 

List R, et al. Kinematics of the trunk and the lower extremities during restricted and unrestricted squats. J Strength Cond Res. 2013 Jun;27(6):1529-38. 

Potvin JR, et al. Reduction in anterior shear forces on the L 4L 5 disc by the lumbar musculature. Clin Biomech (Bristol, Avon). 1991 May;6(2):88-96.